專利名稱：圖像顯示設備和便攜式終端設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可向多個視點顯示圖像的圖像顯示設備以及裝配有該圖像顯示設備的便攜式終端設備。
背景技術：
試圖已研制出可向多個角度顯示不同圖像的圖像顯示設備。一個示例是三維圖像顯示設備。三維圖像顯示設備可顯示右眼和左眼的視差圖像，并且利用兩眼觀看到左右之間有區(qū)別的圖像的觀察者可感知到三維圖像。
為了具體的實現這些功能，已研究出許多三維圖像顯示系統。三維圖像顯示系統可廣泛的分為兩類，一類使用眼鏡并且另一類使用非眼鏡。前者進一步被分成利用顏色差異的立體影片型以及偏振眼鏡型。但是這兩者具有觀察者必須使用眼鏡這樣的實質問題。為此，使用非眼鏡的后者更加流行，并且將其子分成視差隔板型以及雙面透鏡型。
首先對視差隔板型進行描述。視差隔板型是由Berthier在1896年所構想的并且由Ives在1903年所證實的。圖12是示出了視差隔板系統的三維顯示方法的光學模型圖示。如圖12所示，視差隔板105是這樣的光隔板，即在該光隔板上形成有許多呈垂直帶狀的開口，也就是說形成有狹縫105a。在該視差隔板105的一個表面附近，排列有顯示板106。在該顯示板106上，右眼的像素123(在下文中“右眼像素”)和左眼的像素124(在下文中“左眼像素”)排列在與狹縫105a的縱向相垂直的方向上。在視差隔板105的另一個表面附近，也就是說在顯示板106的相反側上，排列有光源108。
視差隔板105部分的截斷了光源108所發(fā)出的光。另一方面，穿過狹縫105a而沒有被視差隔板105所截斷的部分光通過右眼像素123以成為光通量181或者通過左眼像素124以成為光通量182。此后通過視差隔板105與該像素之間的位置關系來確定可感知到三維圖像的觀察者的位置。因此，觀察者104的右眼141必須位于與多個右眼像素123相匹配的所有光通量181所經過的這樣一個區(qū)域之內，并且觀察者104的左眼142必須位于所有光通量182所經過的這樣一個區(qū)域之內。當觀察者右眼141與左眼142之間的中點143位于圖12所示的矩形三維可見區(qū)107之內時，觀察者可感知到三維圖像。
三維可見區(qū)107中的在右眼像素123和左眼像素124的排列方向上延伸的線段當中，穿過三維可見區(qū)107中的對角線交點107a的線段最長。為此，因為當中點143位于交點107a上時，觀察者位置的橫向偏差的容許誤差最大，因此這是觀察最可取的位置。
因此，通過該三維圖像顯示方法，交點107a與顯示板106之間的距離被認為是最佳觀察距離OD，并且推薦觀察者在該距離上觀看圖像。三維可見區(qū)107中的與顯示板106間隔最佳觀察距離OD的假定平面被認為是最佳觀察面107b。這可使來自右眼像素123和左眼像素124的光分別到達觀察者的右眼141和左眼142。結果是，觀察者可將顯示板106上所顯示的圖像感知為三維圖像。
例如，在2003年1月6日所出版的、No.838、第26-27頁、NikkeiElectronics(參考資料1)的目錄1中包含了裝配有3D可兼容液晶板的蜂窩式電話。構成了蜂窩式電話中的三維圖像顯示設備的液晶顯示板的對角線大小是2.2英寸并且分別在水平上具有176顯示點且在垂直上具有220顯示點。此外，提供了可在視差隔板的開關效果之間進行轉換的液晶顯示面板以在三維顯示與二維顯示之間進行轉換。
接下來對雙面透鏡類型進行描述。如chihiro Masuda，Three-Dimensional Display，Sangyo Tosho Kabushiki Kaisha，p.1(參考資料1)中所描述的，由Ives和他人在1910年左右所發(fā)明的雙面透鏡型。圖13給出了雙面透鏡的透視圖，并且圖14給出了雙面透鏡型的三維顯示方法的光學模型圖示。如圖13所示，雙面透鏡121的一個表面是平的，并且另一個平面上形成有彼此相平行的在一個方向上延伸的多個凸狀半圓柱面透鏡122。
此后，如圖14所示，在雙面透鏡型的三維圖像顯示設備中，按照遠離觀察者的順序而排列有雙面透鏡121、顯示板106、以及光源108，并且顯示板106的像素位于雙面透鏡121的焦平面上。在顯示板106上，用于顯示右眼141圖像的像素123和用于顯示左眼142圖像的像素124交替排列。在這種排列中，由彼此相鄰的像素123和像素124所構成的各個組與雙面透鏡121的一個或另一個柱面透鏡(凸面)122相匹配。該排列可使從光源108發(fā)射而出并且透過各個像素的光由雙面透鏡121的柱面透鏡122所劃分而進入朝著左右眼的方向并且可使左眼和右眼感知到不同的圖像。因此可使觀察者感知到三維圖像。通過顯示右眼的圖像以及左眼的圖像而可使觀察者感知到三維圖像的系統被稱為兩視點系統，因為其包含兩個視點的形成。
接下來對裝備有傳統雙面透鏡和顯示板的三維圖像顯示設備的各個部分的大小進行詳細的描述。圖15給出了裝備有傳統雙面透鏡型的三維圖像顯示設備的光學模型示圖，并且圖16給出了該三維圖像顯示設備的三維可見區(qū)的光學模型示圖。
如圖15所示，雙面透鏡121的頂點與顯示板106的像素之間的距離由H來表示、雙面透鏡121的折射率由n來表示、焦距由f來表示、并且透鏡元件的排列周期即透鏡間距由L來表示。顯示板106的顯示像素按照左眼像素124和右眼像素123彼此成對的方式而排列。這些像素的間距由P來表示。
因此，每一對由一個左眼像素124和一個右眼像素123所組成的顯示像素的排距是2P。將一個柱面透鏡122排列成與由一個左眼像素124和一個右眼像素123所組成的這些顯示像素的每一對之一相匹配。
假定雙面凸透鏡121與觀察者之間的距離是最佳觀察距離OD，那么由e來表示位于該距離OD的像素的延伸投射寬度，即左眼像素124和右眼像素123在與該透鏡距離OD且與該透鏡相平行的虛平面上的各個投射圖像的寬度。
此外，由WL來表示水平方向112上的從位于雙面凸透鏡121中心上的柱面透鏡122的中心至位于雙面凸透鏡121端部上的柱面透鏡122的中心的距離，并且由WP來表示透鏡排列方向112上的由左眼像素124和右眼像素123所組成的成對顯示像素的中心與位于顯示板106端部上的顯示像素的中心之間的距離。此后，由α和β來分別表示光在位于雙面透鏡121中心上的柱面透鏡122上的入射角和發(fā)射角，并且由γ和δ分別表示位于透鏡排列方向112上的雙面透鏡121端部上的柱面透鏡122的入射角和發(fā)射角。此外由C表示距離WL與WP之間的差值，并且由2m表示包含在距離WP區(qū)域之內的像素數目。
因為柱面透鏡122的排列周期L與像素的排列周期P相關，因此一個是基于另一個而確定的，但是通常將雙面透鏡設計成與顯示板相匹配，像素的排列周期P被認為是常數。折射率n是通過選擇雙面透鏡121的材料而確定的。與這些因素不同，將透鏡與觀察者之間的觀察距離OD以及位于觀察距離OD上的像素的延伸投射寬度e設置成所希望的值。這些值用于確定透鏡頂點與像素之間的距離H以及透鏡間距L。根據斯涅爾折射定律和幾何關系，可保持下列公式1至6。
n×sinα＝sinβ (公式1)
OD×tanβ＝e(式2)H×tanα＝P (公式3)n×sinγ＝sinδ (公式4)H×tanγ＝C (公式5)OD×tanδ＝WL (公式6)還保持以下公式7至9。
WP-WL＝C (公式7)WP＝2×m×P(公式8)WL＝m×L (公式9)從上述公式1至3可分別導出下列公式10至12。
β＝arctan(e/OD)(公式10)α＝arcsin(1/n×sinβ) (公式11)H＝P/tanα (公式12)從上述公式6和公式9可導出下列公式13。
δ＝arctan(mL/OD)(公式13)此外從上述公式7和公式8可導出下列公式14。
C＝2×m×P-m×L (公式14)此外從上述公式5可導出下列公式15。
γ＝arctan(C/H) (公式15)順便說一下，因為雙面透鏡頂點與像素之間的距離H通常等于雙面透鏡的焦距f，所以可保持下列公式16，并且通過下列公式17可算出在這里由r所表示的透鏡的曲率半徑。
f＝H(公式16)
r＝H×(n-1)/n (公式17)如圖16所示，將來自右眼像素123的每個光所到達的區(qū)域定義為右眼區(qū)域171，并且將來自左眼像素124的每個光所到達的區(qū)域定義為左眼區(qū)域172。如果觀察者使他的右眼141位于右眼區(qū)域171中并且使他的左眼142位于左眼區(qū)域172中，那么此后他可感知到三維圖像。
然而，由于觀察者兩眼之間的距離是固定的，因此右眼141和左眼142不能分別位于右眼區(qū)域171和左眼區(qū)域172中的每個期望位置上，但是兩眼的可見范圍受限于兩眼之間的距離保持恒定。因此，只有當右眼141與左眼142之間的中點位于三維可見區(qū)107中時，可進行三維觀察。在距三維圖像顯示設備的距離等于最佳觀察距離OD的位置上，在三維可見區(qū)107中沿著水平方向112的長度最長，并且因此在這里觀察者位置在水平方向112上的偏差的容許誤差最大。為此，距三維圖像顯示設備的距離等于最佳觀察距離OD的位置是理想觀察位置。
雖然先前所描述的視差隔板系統利用隔板而“隱藏”了不必要的光，但是雙面透鏡系統可改變光的傳播方向，并且按照其絕對原理，由于存在雙面透鏡而使顯示屏的明亮度沒有任何降低。為此，對于對高亮度顯示及低電耗的要求尤其嚴格的便攜式裝置來說該應用是很有前景的。
在上述參考資料2中描述了利用雙面透鏡型所開發(fā)的三維圖像顯示設備。構成了該三維圖像顯示設備的液晶顯示面板的大小是對角線為7英寸并且具有水平的800顯示點和垂直的480顯示點。通過使雙面透鏡與液晶顯示面板之間的距離改變0.6mm，這可實現在三維顯示與二維顯示之間的轉換。
作為可向多個視點顯示不同圖像的圖像顯示設備的另一個例子，公開了可同時顯示多個圖像的一設備(參見日本專利公開號No.H06-332354(參見其圖9)的申請)。在相同的條件下，通過利用雙面透鏡的圖像部分之外的功能，該顯示可同時顯示一個觀察方向不同于另一個的二維圖象，并且因此利用單個顯示設備可使多個不同觀察者同時觀看分別不同方向上的不同二維圖像。
圖17給出了同時顯示多個圖像的透視圖。如圖17所示，在同時顯示多個圖像的過程中，雙面透鏡121和顯示板106排列在遠離觀察者104的方向上。在顯示板106上，用于顯示第一視點的圖像的第一視點像素125以及用于顯示第二視點的圖像的第二視點像素126交替的排列。在該排列中，由彼此相鄰的像素125和像素126所組成的每個組與雙面透鏡121的一個或另一個柱面透鏡(凸面)122相匹配。因為該排列可使透過像素的光由雙面透鏡121的柱面透鏡122劃分而透射進入不同方向，因此觀察者可在不同位置感知到不同圖像。與裝配與觀察者一樣多的顯示設備相比，通過利用同時顯示多個圖像可節(jié)省裝配空間、電功率等等。
另一方面，發(fā)現借助于低電耗及其他優(yōu)點的液晶顯示器尤其廣泛應用在包括便攜式終端這樣的較小尺寸的物品上。液晶顯示板要求一些外界光源，因為它是通過對外部光進行調制來顯示圖像的非自發(fā)光型。在普通的透射液晶顯示板中，在從觀察者側所看的液晶顯示板的后側裝備有稱為背光的照明裝置(參見Akira Tanaka，“The latest trend ofbacklights for liquid crystals”，月刊，1997年6月，p.75(參考資料3))。
參考資料3中的圖1給出了液晶板所使用的背光單元的結構。通常，將背光單元配置成一光導板，該光導板用于對來自發(fā)光源的光進行傳播；發(fā)光源，該發(fā)光源即就是排列在光導板一側上的邊緣燈(側燈)；以及一光學片，該光學片排列在光導板的觀察者側上。當邊緣燈所發(fā)射出的光沿著光導板而傳送時，光的一部分朝著觀察者而發(fā)射出、在通過光學片根據諸如均勻性和角度分配這樣的光學特性而成形之后穿過透射液晶顯示板、并且入射到觀察者上。
圖18給出了使用雙面透鏡的傳統三維顯示設備的光學模型示圖。如參考資料3所描述的，分別由許多棱鏡或透鏡所組成的棱鏡片或透鏡片經常用作背光單元的光學片。如圖18所示，在該棱鏡片或透鏡片的表面上，存在有從棱鏡或透鏡的結構而得來的凸面或凹面。
然而，上述現有技術的示例存在問題。便攜式終端設備要求很薄以增強可攜帶性，并且因此裝配在便攜式終端設備上的圖像顯示設備也要求很薄。

發(fā)明內容
鑒于上述及其他示例性問題，本發(fā)明人試圖減少像素與背光單元之間的距離，并且發(fā)現了這樣的問題，即在顯示圖像中形成了條紋并且該條紋可使顯示質量嚴重惡化。
因此鑒于這些問題，本發(fā)明的示例性特征就是提供一種很薄且具有極好顯示質量的圖像顯示設備以及裝備有該圖像顯示設備的便攜式終端設備。
該發(fā)明的第一示例性方面涉及一種圖像顯示設備，該圖像顯示設備包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一透鏡，該透鏡用于將通過第一視點的像素透射的光以及通過第二視點的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，該照明元件排列在顯示板的后面并且在其朝著顯示板的表面上形成了多個凸面或凹面。
在這里下列公式18適用于照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V，其中S是像素與凸面或凹面之間的距離，f是透鏡的焦距，并且L是透鏡的排列周期V≤L×S/f (公式18)因此，將凸面間隔或凹面間隔與透鏡排列周期之間的關系設置為凸面間隔小于由像素與凸面之間的距離與透鏡的焦距之間的比率所確定的給定值。然而由于凸面的傾斜角而使照明元件所發(fā)出的光在方向分配上不同，因此公式18所定義的距離V可降低由于凸面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。因此，通過滿足公式18的條件，可使觀察面上的一個透鏡所投射的凸面數目為一個或多個，并且因此可使分配的影響平坦。按照這種方式，該發(fā)明可減小圖像顯示設備的厚度而無需犧牲顯示質量。
焦距f比透鏡與像素之間的距離要短。這可將透鏡的焦點位置設置為比像素更靠近透鏡并且因此可使更廣范圍的光線用在照明元件中。結果是，相鄰凸面之間的距離延伸了，并且因此無需犧牲顯示質量即可減小圖像顯示設備的厚度，因為它足以降低由于凸面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。此外，因為透鏡的焦點位置離開了像素表面，因此像素之間的非顯示區(qū)是不清楚的，并且因此還可防止由于非顯示區(qū)所造成的顯示圖像的惡化。
在使用凹面以代替凸面而獲得發(fā)射光的情況下，可將上面描述中的凸面讀作“凹面”以解釋相同效果。
根據本發(fā)明第二示例性方面的圖像顯示設備包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一透鏡，該透鏡用于將通過第一視點的像素透射的光以及通過第二視點的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，該照明元件排列在顯示板的后面并且在其朝著顯示板的表面上有規(guī)則的形成了多個凸面或凹面，其中照明元件上的相鄰凸面或凹面之間的距離不大于0.6mm。
本發(fā)明可減小圖像顯示設備的厚度而無需犧牲顯示質量，本發(fā)明使用像素間距為0.15mm并且透鏡的排列周期為0.3mm的透射液晶板，并且其中顯示像素包括兩類像素，所述像素間距目前在便攜式終端的顯示板中最常使用。
該透鏡可以是蠅眼透鏡，在該蠅眼透鏡中多個凸透鏡排列成矩陣形狀。因為這可將通過透鏡透射的光分配在四個方向上，因此可在所分配的兩維上顯示不同圖像。
根據本發(fā)明第三示例性方面的圖像顯示設備包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一雙面透鏡，該雙面透鏡具有用于將通過第一視點的像素透射的光以及通過第二視點的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透鏡；以及一照明元件，該照明元件排列在顯示板的后面并且在其朝著顯示板的表面上形成有向柱面透鏡的縱向傾斜角度θ的多個凸面或凹面，其中下列公式19適用于照明元件上的相鄰凸面或凹面之間的距離V，中S是像素與凸面或凹面之間的距離，f是透鏡的焦距，L是透鏡的排列周期，并且Pv是在柱面透鏡縱向上的像素間距。
V≤L×S×(cosθ)/f+Pv×(sinθ) (公式19)根據本發(fā)明，通過利用柱面透鏡的一維透鏡作用，可防止由于照明元件的凸面或凹面所造成的顯示質量的惡化。
根據本發(fā)明第四示例性方面的圖像顯示設備包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一雙面透鏡，該雙面透鏡具有用于將通過第一視點的像素透射的光以及通過第二視點的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透鏡；以及一照明元件，該照明元件排列在顯示板的后面并且在其朝著顯示板的表面上形成有多個凸面或凹面，其中下列公式20適用于在其向柱面透鏡的縱向傾斜角度θ的方向上照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離Vv，并且下列公式21適用于在與下述方向相垂直的方向上照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V，所述方向向柱面透鏡的縱向傾斜一定角度其中S是像素與凸面或凹面之間的距離，f是透鏡的焦距，L是透鏡的排列周期，并且Pv是在柱面透鏡縱向上的像素間距。
Vv≤Pv/cosθ (公式20)V≤L×S×(cosθ)/f+Pv×(sinθ) (公式21)焦距f可以比雙面透鏡與像素之間的距離要短。這可將透鏡的焦點位置設置的比像素更靠近透鏡，并且因此更寬范圍的光線用于照明元件。結果是，相鄰凸面之間的距離延伸了，并且因此圖像顯示設備的厚度降低了而無需犧牲顯示質量，因為它足以減少由于凸面或凹面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。此外，因為透鏡的焦點位置離開像素表面，因此可減輕像素之間的非顯示區(qū)的影響，并且因此還可防止由于非顯示區(qū)所造成的顯示圖像惡化。
本發(fā)明可減小圖像顯示設備的厚度而無需犧牲顯示質量，因為它足以減少由于形成于照明元件上的凸面或凹面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。


圖1給出了本發(fā)明第一示例性實施例的三維圖像顯示設備的光學模型示圖。
圖2給出了裝配有圖1的三維圖像顯示設備的便攜式終端設備的透視圖。
圖3給出了本發(fā)明第二示例性實施例的三維圖像顯示設備的光學模型示圖。
圖4給出了蠅眼透鏡的透視圖。
圖5給出了本發(fā)明第三示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。
圖6(a)和6(b)給出了本發(fā)明第三示例性實施例的三維圖像顯示設備的示意性剖面圖。
圖7給出了本發(fā)明第四示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。
圖8給出了本發(fā)明第五示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。
圖9給出了本發(fā)明第六示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。
圖10給出了本發(fā)明第七示例性實施例的便攜式終端設備的透視圖。
圖11給出了具體體現了該模式下的本發(fā)明的圖像顯示設備的操作的光學模型示圖。
圖12給出了視差隔板系統的三維顯示方法的光學模型示圖。
圖13給出了雙面透鏡的透視圖。
圖14給出了雙面透鏡型的三維顯示方法的光學模型示圖。
圖15給出了裝備有傳統雙面透鏡型的雙透鏡三維圖像顯示設備的光學模型示圖。
圖16給出了圖15所示雙透鏡三維圖像顯示設備的三維可見區(qū)的光學模型示圖。
圖17給出了同時顯示多個圖像的透視圖。
圖18給出了使用雙面透鏡的傳統三維顯示設備的光學模型示圖。
其中，各圖中使用的標號如下圖12顯示板，3雙面透鏡，3a柱面透鏡，5背光單元，10 3D圖像顯示設備，41左眼像素，42右眼像素，51光學片，61、62光線組，9便攜式終端設備；圖32顯示板，5背光單元，8蠅眼透鏡，203D圖像顯示設備，41左眼像素，42右眼像素，51光學片；圖48蠅眼透鏡；圖53雙面透鏡，3a柱面透鏡，303D圖像顯示設備，41左眼像素，42右眼像素，51光學片；圖65背光單元，51光學片；圖7403D圖像顯示設備，52光學片；圖82顯示板，3雙面透鏡，3a柱面透鏡，5背光單元，41左眼像素，42右眼像素，503D圖像顯示設備，51光學片；圖92顯示板，5背光單元，8蠅眼透鏡，41左眼像素，42右眼像素，60 3D圖像顯示設備；圖103a柱面透鏡，9便攜式終端設備，11縱向，12橫向；圖112顯示板，3雙面透鏡，3a柱面透鏡，5背光單元，70圖像顯示設備；圖12104觀察者，105視差隔板，105a狹縫，106顯示板，1073D可視區(qū)，107a對角線交點，107b最佳觀察面，143右眼141與左眼142之間的中點，181、182光通量；圖13121雙面透鏡，122柱面透鏡；圖14106顯示板，108光源，123右眼像素，124左眼像素，141右眼，142左眼；圖15106顯示板，121雙面透鏡，122柱面透鏡，123右眼像素，124左眼像素，112縱向；圖161073D可視區(qū)，141右眼，142左眼，171右眼區(qū)域，172左眼區(qū)域；圖17106顯示板，104觀察者，121雙面透鏡，122柱面透鏡，125第一視點的像素，126第二視點的像素；圖182顯示板，3雙面透鏡，5背光單元，51光學片。
具體實施例方式
為了解決上述問題，本發(fā)明人認真的力圖減小諸如上述三維圖像顯示設備這樣的同時顯示多個圖像的圖像顯示設備的厚度并且力圖將該顯示裝配在便攜式終端設備上。結果是，獲得了與在所顯示的圖像上出現了條紋有關的下列發(fā)現。在三維圖像顯示設備中，如果目的僅僅是顯示三維圖像，那么如圖16所示僅考慮像素對觀察者側的光學模型就足以了。然而，如果要減小設備的厚度并且提高圖像質量，那么如圖1所示應該考慮從顯示像素(右眼像素42和左眼像素41)至背光單元5上的光學片51的距離以及形成于光學片51表面上的凸面形狀。
(第一示例性實施例)參考附圖，以特定術語來對本發(fā)明示例性實施例的圖像顯示設備進行說明。首先對本發(fā)明第一示例性實施例的三維圖像顯示設備進行說明。圖1給出了具體體現了這種模式下的本發(fā)明的三維圖像顯示設備的光學模型。在圖1中，為了容易繪制以理解而省去了對顯示板上除像素之外的其他組件進行圖解。
如圖1所示，在具體體現了這種模式下的本發(fā)明的三維圖像顯示設備10中，雙面透鏡3、顯示板2、與背光單元5按照遠離觀察者的順序而排列。圖像顯示設備1中的顯示板2可以是例如透射液晶板，并且顯示板上的顯示像素可以包括相互相鄰的右眼像素42和左眼像素41。各組顯示像素排列在柱面透鏡3a的縱向上，并且將雙面透鏡3排列成一個或另一個柱面透鏡3a與這些所排列的顯示像素的每一排相匹配。
在顯示板2側的背光單元5的表面上，將一個表面上形成有在一個方向上延伸的凸面的光學片51排列成具有該凸面的表面面對顯示板2側。形成于光學片51之上的這些凸面形狀例如是棱形的，并且由V來表示相鄰凸面之間的距離，即表示凸面的重復間距。在該示例性實施例的圖像顯示設備10中，顯示像素集中，形成了雙面透鏡3的柱面透鏡3a的焦距f等于透鏡頂點與顯示像素之間的距離。
此外，光學片51的凸面排列在一個方向上，并且其縱向與柱面透鏡3a的縱向相同。因此，光學片51的凸面排列在與柱面透鏡3a相同的方向上。由L所表示的柱面透鏡的排列周期、由S所表示的顯示像素與光學片51之間的距離、以及光學片51上的凸面的間距V滿足下列公式24的條件。
V≤L×S/f(公式24)接下來就顯示板2的顯示像素當中的一個點來對根據第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10的操作進行描述。背光單元5所發(fā)出的光以多個不同角度進行傳播。因此，穿過了顯示像素當中某一點的光線被分散，并且同時朝著雙面透鏡3的方向而傳播。注意形成了雙面透鏡3的柱面透鏡3a之一，入射在柱面透鏡3a上的光線組形成了這樣的三角形，該三角形的底邊是透鏡間距L并且高度是焦距f。另一方面，背光單元5發(fā)出的并且集中到顯示像素當中的上述一個點上的光線組也形成了三角形。這三角形的高度是從顯示像素至光學片51的距離S。因為這兩個三角形彼此相似，因此可保持下列公式25的關系，其中X是后者三角形的長度。
L:f＝X:S (公式25)由上述公式25所表示的三角形的長度X不過是之前所述公式24的右側。
因此，在具體體現了該模式下的本發(fā)明的三維圖像顯示設備10中，注意顯示板2的顯示像素當中的一個點，由背光單元5所發(fā)出的光線組所形成的且入射在顯示像素當中一個點上的三角形的底的長度X不短于背光單元5的光學片51上的棱形凸面的間距V。
因為光學片51上的棱形凸面在不同位置的表面傾斜角度不同，因此背光單元5發(fā)出的光的方向分配在不同的發(fā)射位置也不同。例如，在三角形的底的長度X比凸面的間距V要短的情況下，取決于凸面位置的發(fā)射光的方向分配的效果要大。然而，因為在示例性實施例的三維圖像顯示設備10中三角形的底的長度X不短于凸面間距V，因此即使方向分配隨著發(fā)射位置而不同，也可減輕該效果，這是因為在一個周期或多個周期中進行了平均。
此外，穿過顯示像素當中一個點的且穿過柱面透鏡3a的光投射到觀察面上，并且基于一對一，與顯示像素當中的一個點相匹配。因此，光學片51上的有限范圍X與觀察面上的某一個點相匹配，并且光學片51上的有限范圍X與觀察面上的點相匹配地進行變化。注意，在某一有限范圍X之內的光學片51的亮度分布情況下，如果發(fā)射光的方向分配即亮度分布就光學片上的有限范圍X的位置而不同，那么觀察面上的亮度就隨位置而變化。因為觀察到在所顯示的圖像上疊加有亮度變化，因此圖像質量嚴重惡化了。
為了解決該問題，有效的是使有限范圍X中的亮度分布均勻而不管其在光學片上的位置。因為公式24適用于該示例性實施例的三維圖像顯示設備10并且將有限范圍X設置為光學片51上的棱形凸面的間距V或之上，因此可使有限范圍X中的亮度分布均勻而不管其在光學片51上的位置。這可實現使薄圖像顯示設備具有極好的顯示質量。
接下來根據使用下述顯示板2的兩個視點三維圖像顯示設備來對三維圖像顯示設備的優(yōu)點進行描述，所述顯示板2舉例來說例如是玻璃襯底(未給出)是0.7mm厚度并且像素間距是0.15mm的透射液晶顯示板。在該三維圖像顯示設備中雙面透鏡3的頂點與顯示像素之間的距離以及焦距f均與玻璃襯底(未給出)相等，也就是說等于0.7mm。
此外，在顯示像素與光學片51之間，除了排列有上述玻璃襯底(未給出)之外，還依次排列有作為透射液晶顯示板的重要部件的起偏振片(未給出)、用于增強亮度的多層光薄膜(未給出)、以及用于相互固定背光單元5和液晶顯示板的光透射粘性薄膜(未給出)。玻璃襯底的厚度是0.7mm、起偏振片的厚度是0.3mm、光薄膜的厚度是0.2mm、并且粘性薄膜的厚度是0.2mm。
因此，顯示像素至光學片51的距離S即最小厚度可使這些元件的排列是1.4mm。根據公式24，通過將光學片51上的凸面間距V設置為0.6mm或之下，可減輕光學片51上的凸面的方向分配的效果，這可實現使圖像顯示設備具有極好的顯示質量。
另一方面，如果光學片51的凸面間距V大于0.6mm，那么從顯示像素至光學片51的距離將應延伸以防止顯示質量的惡化。例如，如果如圖18所示光學片51的凸面間距V是1mm而大于X，那么顯示像素至光學片51的距離S應該是2mm，這會導致浪費顯示像素與光學片51之間的間隙并且隨之而來的會增大圖像顯示設備的厚度。
因此，通過保持背光單元5上的光學片51的凸面間距為0.6mm或之下，可形成具有極好顯示質量的薄三維圖像顯示設備。
圖2給出裝配有圖1所示三維圖像顯示設備的便攜式終端設備的透視圖。如圖2所示，該三維圖像顯示設備10安裝在諸如蜂窩式電話這樣的便攜式終端設備9上。
雖然其表面上形成有在一個方向上延伸的棱形凸面的光學片用于該示例性實施例的三維圖像顯示設備10中，但是本發(fā)明并不局限于該結構。例如，其表面上形成有在一個方向上延伸的棱形凸面的兩個光學片可排列在背光單元5上以便凸面的延伸方向在平面圖內垂直相交。在這種情況下，下述光學片的間距V位于上述公式24所定義的范圍之內，所述光學片的凸面在與柱面透鏡3a的排列方向相同的方向上延伸。
還可使用棱形凸面排列成矩陣形狀的光學片。因為下述照明元件排列在背光單元上，所述照明元件包括有其上形成有凸面的光學片，因此使用其上的凸面排列成矩陣形狀的光學片可給出與其上的凸面在一個方向上延伸的光學片用于兩個層相同的效果。其結果是，組件的數目減少了，同時相應成本節(jié)省了。
雖然在該示例性實施例的三維圖像顯示設備10中在光學片51上形成了凸面，但是本發(fā)明并不局限于該結構。例如在凸面形成于背光單元5上的光導板的表面上的情況下，通過使凸面間距保持在上述公式24所定義的范圍之內可實現相同效果。如果該凸面具有面內分配，那么更可取的是間距V的最小值滿足上述公式24的要求。因此，即使距離V具有面內分配，圖像顯示設備無需犧牲其顯示質量也可具有較小厚度。
此外，凸面的形狀并不局限于棱形，但是作為替代凸面可位于背光單元5的表面上，并且存在凸面會導致發(fā)射光在微小區(qū)域中不同方向的分配。此外光散元件，更準確地說其具有光散射效果的光薄膜等等可形成于在背光單元5上所形成的凸面上。這可降低凸面的影響。
雖然上面的描述是指棱形凸面，但是與反轉棱鏡形狀類似的凹面證明是有效的。
此外，雖然在該示例性實施例的三維圖像顯示設備10中透射液晶板被認為是用作顯示板2，然而該發(fā)明并不局限于此，但是可應用于其利用背光單元5的任何顯示板。液晶板可由諸如薄膜晶體管(TFT)系統或薄膜二極管(TFD)系統這樣的有源矩陣系統或者諸如超扭向列型液晶(STN)系統這樣的矩陣系統來驅動。該示例性實施例中的圖像顯示設備1不但可應用于蜂窩式電話或個人數字助理(PDA)而且還可應用于其包括有游戲機、數字式照相機、數字攝像機、筆記本電腦、視頻播放機、DVD播放機、自動售貨機、供醫(yī)學之用的監(jiān)視器、以及ATM(自動柜員機)的多種其他便攜式終端。
(第二示例性實施例)接下來對根據本發(fā)明第二示例性實施例的三維圖像顯示設備進行描述。圖3給出了具體體現了該模式下的本發(fā)明的三維圖像顯示設備的光學模型示圖，并且圖4給出了蠅眼透鏡的透視圖。如圖3所示，該示例性實施例的三維圖像顯示設備20與上述第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10相同，除了使用下述蠅眼透鏡而非雙面透鏡之外，在所述蠅眼透鏡中形成了矩陣形狀的組成透鏡。因為該示例性實施例的三維圖像顯示設備20使用蠅眼透鏡8，因此可將穿過透鏡透射的像素的光分配到上下左右這四個方向上。其結果是，即使轉動了三維圖像顯示設備20的排列方向，也可顯示三維圖像。
順便說一下，在蠅眼透鏡8的透鏡間距隨排列方向不同的情況下，優(yōu)選的是使光學片51的凸面間距V最好是在間距減小方向上的上述公式24的范圍之內。在該示例性實施例的三維圖像顯示設備20中，與上述第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10相同，在光學片51上所形成的凸面排列在一個方向上或者排列成矩陣形狀。
在排列其表面上形成有在一個方向上的棱形凸面的兩個光學片51的每一個，使得在平面圖中凸面的方向彼此相垂直的情況下，顯示板2側上的光學片的間距V最好是在上述公式24所定義的范圍之內。也就是說，因為顯示板2側上的光學片的距離比顯示像素要短，因此要防止顯示質量惡化的條件更嚴格。
此外，除上面所描述的之外，該示例性實施例的三維圖像顯示設備20的結構和優(yōu)點的另一方面與先前所描述的第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10相同。
(第三示例性實施例)接下來對本發(fā)明第三示例性實施例的三維圖像顯示設備進行描述。圖5給出了根據本發(fā)明第三示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。順便說一下，圖5僅給出了雙面透鏡的一部分，即就是給出了光學片及一對顯示像素這一部分，但是省去了對所有其他組成元件的圖解。
如圖5所示，在該示例性實施例的三維圖像顯示設備30中，其形成了雙面透鏡3的柱面透鏡3a的縱向與光學片表面上所形成的棱形凸面的延伸方向不同。光學片51上的凸面的重復間距V滿足下列公式26的條件，其中θ是由柱面透鏡3a的縱向與棱形凸面的延伸方向所形成的角度，并且Pv是柱面透鏡3a在縱向上的像素間距。
V≤L×S×(cosθ)/f+Pv×(sinθ)(公式26)圖6(a)和6(b)示意性的給出了該示例性實施例的三維圖像顯示設備的背光單元的剖面圖，其中圖6(a)是沿著圖5中的線A-A的剖面圖并且圖6(b)是沿著線B-B的剖面圖。在該示例性實施例的三維圖像顯示設備中，因為將雙面透鏡3和光學片51排列成在柱面透鏡3a的縱向與棱形凸面的延伸方向之間所形成的角度是θ，因此圖6(a)和6(b)中的凸形的相對位置相差值(Pv×tanθ)。
在光學片51的凸面間距V處在柱面透鏡3a的排列方向上的分量是值(V/cosθ)。
因為在該示例性實施例中光學片相對于柱面透鏡而傾斜，因此應該考慮傾斜角θ。此外，因為柱面透鏡在其連續(xù)方向(以下簡稱為縱向)上不具有透鏡作用，因此在縱向上不存在分離作用。因此，雖然在透鏡的排列方向上(以下簡稱為橫向)存在顯著的分離，但是在縱向上不存在分離。
在光學片具有縱向上的凸面或者凹面的情況下，只需考慮透鏡的分離作用，但是在其旋轉式排列的情況下，還應考慮柱面透鏡的透鏡作用的各向異性。
在本發(fā)明的示例性實施例中，肯定利用柱面透鏡在縱向上不存在分離作用。在縱向上不存在分離作用是指允許疊加。然而，如果疊加范圍超過了縱向上的像素間距，那么將會發(fā)生像素之間的差異，這將極可能導致不平的觀測。因此，保持縱向上的疊加范圍在縱向上的像素間距范圍之內。
由于傾斜角度θ所造成的凸面/凹面形狀在橫向上的相對位置的差異在縱向像素間距Pv范圍之內為Pv×tanθ?？梢韵氲玫降氖牵捎谥嫱哥R作用以及旋轉式排列所造成的縱向上的疊加結果是，凸面/凹面間距相應降低了。
因為固有的凸面/凹面間距是V并且橫向上的間距是V/cosθ，因此在凸面/凹面相對于柱面透鏡而旋轉式排列的情況下間距是V/cosθ-Pv×tanθ該值要小于本發(fā)明第一示例性實施例中的L×S/f。
因為柱面透鏡3a在其連續(xù)方向上不具有透鏡效果，因此光學片51的效果歸因于圖6(a)和6(b)所示的凸面排列的疊加。因此，光學片51上的凸面變得與當其以擴大了值(Pv×tanθ)的寬度而排列時的凸面相等同。此外，因為由值(V/cosθ)來表示在光學片51的凸面間距V處柱面透鏡3a排列方向上的分量，因此當保持下列公式27時，該示例性實施例的三維圖像顯示設備提供了與上述第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10相同的效果。
V/cosθ-Pv×tanθL×S/f (公式27)此外，可將上述公式27重新排列為先前所述的公式26。通過對下述光學片51進行排列，所述光學片51上形成有其在一個方向上延伸的凸面相對于柱面透鏡3a的縱向而傾斜，并且因此利用柱面透鏡的一維透鏡作用以防止由于光學片51的凸面所造成的顯示質量的惡化，該示例性實施例的三維圖像顯示設備30更薄并且顯示質量很高。
雖然該示例性實施例的三維圖像顯示設備中的光學片51相對于柱面透鏡3a的縱向而旋轉式的排列，但是只要使光學片51上的凸面延伸方向與柱面透鏡3a的縱向不同就足以了。
例如，可將光學片51排列成利用旋轉式排列的雙面透鏡3而使其凸面的延伸方向與三維圖像顯示設備的某一側相平行。然而，因為雙面透鏡3的傾斜排列可使用戶感覺難以使用，因此可將雙面透鏡3排列成柱面透鏡3a的縱向與顯示板的一側相平行。從難以使用的意義上來說這可解除用戶。
此外，光散元件最好是排列在顯示板與光學片51之間。這可減輕顯示圖像上的由于光板51的凸面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。其結果是，可獲得具有顯示質量極好的薄圖像顯示設備。
(第四示例性實施例)接下來對本發(fā)明第四示例性實施例的三維圖像顯示設備進行描述。圖7給出了本發(fā)明示例性實施例的三維圖像顯示設備的部分透視圖。順便說一下，圖7僅給出了雙面透鏡的一部分，即就是給出了光學片及一對顯示像素這一部分，但是省去了對所有其他組件的圖解。如圖7所示，該示例性實施例的三維圖像顯示設備40具有其上形成有矩陣形狀的凸面的光學片52以代替其上形成有在一個方向上延伸的凸面的光學片51。順便說一下，該示例性實施例的三維圖像顯示設備40的結構的其他方面與上述第三示例性實施例的三維圖像顯示設備30相類似。
在該示例性實施例的三維圖像顯示設備40中，柱面透鏡3a的縱向與形成于光學片52表面上的棱形凸面的延伸方向不同，并且其相對于柱面透鏡3a的延伸方向而傾斜角度θ的凸面的間距Vv滿足下列公式28的條件。順便說一下，下列公式28中的Pv表示柱面透鏡3a縱向上的像素間距。
Vv×cosθ≤Pv(公式28)與第三示例性實施例相同，該示例性實施例通過利用柱面透鏡的透鏡作用的各向異性可提高顯示質量。因此，使用縱向上的疊加原理要求必須對縱向上的間距進行定義。
在其上形成有矩陣形狀的凸面的光學片52上，在縱向上所投射的凸面間距是Vv×cosθ，其中Vv是凸面間距并且θ是該片的轉動角。因為如果該值未超過縱向上的像素間距Pv，那么為每個像素排列多個凸面，因此可降低凸面的影響。
雖然橫向上的凸面間距是規(guī)定的并且在第一和第二示例性實施例中極其細微，但是其僅在橫向上細微將會招致不平衡并且會使制造設備更困難，因此還使用縱向上的效果。
因為這可使每個像素(右眼像素42或者左眼像素41)覆蓋兩個或多個凸面，因此通過柱面透鏡3a的一維透鏡作用還可等效的提高凸面的空間頻率并且因此可防止由于凸面所造成的顯示質量的惡化。
通過對下述光學片52進行排列，所述光學片52上形成有其在一個方向上延伸的矩陣形狀的凸面相對于柱面透鏡3a的縱向而傾斜，并且因此利用柱面透鏡的一維透鏡作用以防止由于凸面所造成的顯示質量的惡化，該示例性實施例的三維圖像顯示設備40更薄并且顯示質量很高。
通過利用其上形成有矩陣形狀的凸面的光學片52可產生與其上使用在一個方向上延伸的凸面的兩個光學片相同的效果。其結果是，可減少組件數目，同時相應的可節(jié)省制造成本。
(第五示例性實施例)接下來對本發(fā)明第五示例性實施例的三維圖像顯示設備進行描述。圖8給出了該示例性實施例的三維圖像顯示設備的光學模型示圖。在圖8中，利用視圖以使示圖更易理解，省去了對除顯示板2上的像素之外的其他組件的圖解。在該示例性實施例的三維圖像顯示設備50中，將其形成了雙面透鏡3的柱面透鏡3a的焦點設置成比顯示像素更靠近雙面透鏡3，從而使焦距f比透鏡頂點與像素之間的距離H要短。因此可保持下列公式29。
f＜H (公式29)在該示例性實施例的三維圖像顯示設備50中，因為將透鏡3a的焦點設置成比顯示像素更靠近雙面透鏡3，因此可使用背光單元5上的更寬范圍的光線。
其結果是，可使用凸面間距更長的光學片，并且因此可減輕由于凸面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。此外，因為透鏡的焦點位置離開像素表面，因此可減輕像素之間的非顯示區(qū)的影響，并且因此還可防止由于非顯示區(qū)所造成的顯示圖像的惡化。另外，除上述之外的該示例性實施例的三維圖像顯示設備50的結構和優(yōu)點的其他方面與先前所描述的第一示例性實施例的三維圖像顯示設備10相類似，雖然該示例性實施例的三維圖像顯示設備50中的從透鏡焦點位置至光板51的距離由S來表示。
(第六示例性實施例)接下來對本發(fā)明第六示例性實施例的三維圖像顯示設備進行描述。圖9給出了該示例性實施例的三維圖像顯示設備的光學模型示圖。在該示例性實施例的三維圖像顯示設備中，將其形成了蠅眼透鏡8的透鏡的焦點設置成比顯示像素更靠近蠅眼透鏡8，從而使焦距f比透鏡頂點與像素之間的距離H要短。因此可保持下列公式30。另外，該示例性實施例的三維圖像顯示設備60的結構的其他方面與上述第二示例性實施例的三維圖像顯示設備20相同。
f＜H (公式30)在該示例性實施例的三維圖像顯示設備60中，因為將透鏡的焦點位置設置成比顯示像素更靠近蠅眼透鏡8，因此除了上述第二示例性實施例的三維圖像顯示設備20的效果之外，還可使用背光單元5上的更寬范圍的光線。其結果是，可使用凸面間距更長的光學片，并且因此可減輕由于凸面所造成的發(fā)射光的方向分配的影響。此外，因為透鏡的焦點位置離開像素表面，因此可減輕像素之間的非顯示區(qū)的影響，并且因此還可防止由于非顯示區(qū)所造成的顯示圖像的惡化。
第一至第六示例性實施例的三維圖像顯示設備也可作為二維圖像顯示設備。例如在將該圖像顯示設備裝配在便攜式終端設備上的情況下，用戶通過僅僅改變便攜式終端設備的角度即可觀看多個視點的圖像。尤其是在多個視點的圖像相關的情況下，通過改變視角這樣的簡單方法即可觀看每個圖像，這將從實質上改善了便利性?；蛘咴诙鄠€視點的圖像排列在縱向上的情況下，觀察者利用兩眼可一直觀看每個視點的圖像，這將提高對每個視點的圖像的感知力。此外，液晶顯示板可用作顯示板。
(第七示例性實施例)接下來對本發(fā)明第七示例性實施例的便攜式終端設備進行描述。圖10給出了該示例性實施例的便攜式終端設備的透視圖，并且圖11給出了裝配在具體體現了該模式下的本發(fā)明的便攜式終端設備上的圖像顯示設備的操作的光學模型示圖。
如圖10和圖11所示，該示例性實施例的便攜式終端設備9是內嵌有圖像顯示設備70的蜂窩式電話。在該便攜式終端設備9中，形成了雙面透鏡3的柱面透鏡3a的排列方向是縱向11，也就是圖像的垂直方向，并且柱面透鏡3a的縱向是橫向12，也就是圖像的水平方向。顯示板的一對顯示像素中的第一視點像素43和第二視點像素44的排列方向是與柱面透鏡3a的排列方向相同的縱向11。順便說一下，雖然為了使圖解簡單化，圖10僅給出了四個柱面透鏡，但是事實上形成了其與顯示像素的陣列一樣多的柱面透鏡3a。該示例性實施例的便攜式終端設備9中的圖像顯示設備70的結構的其他方面與先前所描述的第一示例性實施例中的三維圖像顯示設備相同。
接下來，對該示例性實施例的便攜式終端設備9中的圖像顯示設備70的操作進行描述。如圖11所示，背光單元5發(fā)射入射到顯示板2的光。此后，顯示板2的第一視點像素43顯示第一視點圖像，并且第二視點像素44顯示第二視點圖像。入射到顯示板2的第一視點像素43和第二視點像素44上的光通過這些像素而透射，并且朝著雙面透鏡3的方向而傳播。這些光通過雙面透鏡3的柱面透鏡3a而折射，并且朝著區(qū)域E1和E2的方向而射出。區(qū)域E1和E2排列在縱向11上。此后如果觀察者使他的眼睛位于區(qū)域E1中，那么他可觀看到第一視點圖像，或者如果他使他的眼睛位于區(qū)域E2中，那么他可觀看到第二視點圖像。
該示例性實施例的便攜式終端設備9具有這樣的優(yōu)點，即觀察者通過僅僅改變便攜式終端設備9的角度即可使他的眼睛位于區(qū)域E1或者E2中，并且因此可觀看第一視點圖像或者第二視點圖像。尤其是在第一視點圖像和第二視點圖像相關的情況下，他通過改變視角的簡單方法可觀看每個圖像，這將從實質上改善了便利性。
順便說一下，如果多個視點的圖像排列在橫向上，那么將存在右眼和左眼可看到不同視點的圖像這樣的一位置，并且觀察者將會混淆以至于不能感知到每個視點的圖像。如本發(fā)明的示例性實施例中所示在多個視點的圖像排列在縱向上的情況下，觀察者總是可利用兩眼而觀看到不同視點的圖像并且因此可很容易感知到這些圖像。該示例性實施例的便攜式終端設備9的其他優(yōu)點與先前所描述的第一示例性實施例的三維圖像顯示設備相類似。該第七示例性實施例還可應用于上述第三、第四、以及第五示例性實施例的三維圖像顯示設備。
上述實施例可使本領域普通技術人員制造出并使用本發(fā)明。此外，本領域普通技術人員可很容易明白對這些實施例的各種修改，并且無需使用創(chuàng)造性能力即可將這里所定義的一般原則和具體示例應用到其他實施例中。因此，本發(fā)明并不局限于這里所描述的實施例，而是基于權利要求及其等效體的限制所定義的最寬的范圍。
此外，發(fā)明人的意圖是即使在申請期間對權利要求進行了修訂，也要保留有請求權項的發(fā)明的所有等效體。
權利要求
1.一種圖像顯示設備，包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一透鏡，該透鏡用于將通過所述第一視點的像素透射的光以及通過所述第二視點的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，該照明元件排列在所述顯示板的后面并且在其朝著所述顯示板的表面上形成了多個凸面或凹面，其中所述照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V滿足公式V≤L×S/f，其中S是所述像素與所述凸面或凹面之間的距離，f是所述透鏡的焦距，并且L是所述透鏡的排列周期。
2.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中所述焦距f比所述透鏡與所述像素之間的距離短。
3.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中所述距離V是相鄰凸面或凹面之間的最小可能距離。
4.一種圖像顯示設備，包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一透鏡，該透鏡用于將通過所述第一視點的像素透射的光以及通過所述第二視點的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，該照明元件排列在所述顯示板的后面并且在其朝著所述顯示板的表面上有規(guī)則的形成了多個凸面或凹面，其中所述照明元件上的相鄰凸面或凹面之間的距離不大于0.6mm。
5.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中所述透鏡包括這樣的雙面透鏡，即將該雙面透鏡中的多個柱面透鏡排列成在其縱向上彼此相平行。
6.如權利要求4所述的圖像顯示設備，其中所述透鏡包括這樣的雙面透鏡，即將該雙面透鏡中的多個柱面透鏡排列成在其縱向上彼此相平行。
7.如權利要求5所述的圖像顯示設備，其中所述凸面或者凹面在一個方向上延伸，并且所述凸面或者凹面的延伸方向與所述柱面透鏡的縱向彼此相平行。
8.如權利要求5所述的圖像顯示設備，其中所述凸面或者凹面成矩陣形狀。
9.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中所述透鏡包括這樣的蠅眼透鏡，即該蠅眼透鏡中的多個凸透鏡排列成矩陣形狀。
10.如權利要求4所述的圖像顯示設備，其中所述透鏡包括這樣的蠅眼透鏡，即該蠅眼透鏡中的多個凸透鏡排列成矩陣形狀。
11.一種圖像顯示設備，包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一雙面透鏡，該雙面透鏡具有用于將通過所述第一視點的像素透射的光以及通過所述第二視點的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透鏡；以及一照明元件，該照明元件排列在所述顯示板的后面并且在其朝著所述顯示板的表面上形成有向所述柱面透鏡的縱斜傾斜角度θ的多個凸面或凹面，其中公式V≤L×S×cosθ/f+Pv×sinθ適用于所述照明元件上的相鄰凸面或凹面之間的距離V，其中，S是所述像素與所述凸面或凹面之間的距離，f是所述透鏡的焦距，L是所述透鏡的排列周期，并且Pv是在所述柱面透鏡縱向上的像素間距。
12.一種圖像顯示設備，包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一雙面透鏡，該雙面透鏡具有用于將通過所述第一視點的像素透射的光以及通過所述第二視點的像素透射的光分配在相互不同方向上的柱面透鏡；以及一照明元件，該照明元件排列在所述顯示板的后面并且在其朝著所述顯示板的表面上形成多個凸面或凹面，其中公式Vv≤Pv/cosθ和V≤L×S×cosθ/f+Pv×sinθ適用于在向所述柱面透鏡的縱斜傾斜角度θ的方向上所述照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離Vv、以及在與向所述柱面透鏡的縱向傾斜角度θ的方向相垂直的方向上所述照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V，其中，S是所述像素與所述凸面或凹面之間的距離，f是所述透鏡的焦距，L是所述透鏡的排列周期，并且Pv是在所述柱面透鏡縱向上的像素間距。
13.如權利要求11所述的圖像顯示設備，其中將所述雙面透鏡排列成所述顯示板的一側與所述柱面透鏡的縱向彼此相平行。
14.如權利要求12所述的圖像顯示設備，其中將所述雙面透鏡排列成所述顯示板的一側與所述柱面透鏡的縱向彼此相平行。
15.如權利要求11所述的圖像顯示設備，其中所述焦距f比所述雙面透鏡與所述像素之間的距離短。
16.如權利要求12所述的圖像顯示設備，其中所述焦距f比所述雙面透鏡與所述像素之間的距離短。
17.如權利要求1所述的圖像顯示設備，進一步包括一光散元件，該光散元件排列在所述顯示板與所述照明元件之間。
18.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其包括三維圖像顯示設備。
19.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其包括二維圖像顯示設備。
20.如權利要求1所述的圖像顯示設備，其中所述顯示板包括液晶顯示板。
21.一種具有權利要求1所述的圖像顯示設備的便攜式終端設備。
22.一種圖像顯示設備，包括一透鏡，該透鏡用于分配多個圖像；一裝置，該裝置用于顯示所述多個圖像；以及一裝置，該裝置用于照明所述顯示裝置，在該裝置的表面上形成有多個凸面或者凹面，其中所述照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V滿足公式V≤L×S/f，其中S是所述顯示裝置與所述凸面或凹面之間的距離，f是所述透鏡的焦距，并且L是所述透鏡的排列周期。
全文摘要
一種圖像顯示設備包括一顯示板，該顯示板中的多個顯示單元排列成矩陣形狀，這多個顯示單元至少包括有用于顯示第一視點和第二視點的圖像的像素；一透鏡，該透鏡用于將通過第一視點的像素透射的光以及通過第二視點的像素透射的光分配到相互不同的方向上；以及一照明元件，該照明元件排列在顯示板的后面并且在其朝著顯示板的表面上形成了多個凸面或凹面，其中照明元件中的相鄰凸面或凹面之間的距離V滿足公式V≤L×S/f，其中S是像素與凸面或凹面之間的距離，f是透鏡的焦距，并且L是所述透鏡的排列周期。
文檔編號G02B27/22GK1734311SQ20051008231
公開日2006年2月15日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權日2004年6月30日
發(fā)明者上原伸一, 池田直康, 高梨伸彰 申請人:日本電氣株式會社